楼梯灯
课程标准： KS3, Sek I, cycle 4
实验目的¶
理解一种电路的工作原理：在两个地方都能开关同一只灯泡，就像楼梯上或长走廊里的灯那样。
实验装置¶
一个 4.5 V 电压源、两个单刀双掷开关和一只 4.5 V / 1 W 灯泡。电压源的正极接第一个开关的公共端，第二个开关的公共端接灯泡。两个开关的接线柱“1”和“2”用两根黄色导线交叉相连：第一个开关的“1”接第二个开关的“2”，第一个开关的“2”接第二个开关的“1”。第二个开关是倒过来放置的。两个刀片都在触点“1”上，灯泡不亮。
实验步骤¶
- 把第一个开关的刀片拨到另一个触点：拖动手柄，或在参数面板中选择位置。
- 拨动第二个开关的刀片。
- 再拨动第一个开关的刀片，然后拨动第二个开关的刀片。每一步之后记录灯泡是否发光。
- 对刀片的每一种位置，沿导线追踪电流的路径。
预期结果
两个刀片所在触点的编号不同时，灯泡发光；编号相同时，灯泡熄灭。任意一个刀片每拨动一次，灯泡的状态就改变一次。
| 第一个开关 | 第二个开关 | 灯泡 |
|---|---|---|
| 1 | 1 | 灭 |
| 2 | 1 | 亮 |
| 2 | 2 | 灭 |
| 1 | 2 | 亮 |
问题¶
- 为什么只有两个接线柱的普通开关不适用于这种电路？
- 为什么两个刀片都在编号相同的触点上时，灯泡会熄灭？
- 如果把其中一个开关上的两根黄色导线对调，会怎样？
答案
- 普通开关只能接通或断开一根导线。两个普通开关串联时，只有两个都闭合灯泡才亮；并联时，只要有一个闭合灯泡就亮，所以在某些位置上，一个开关无法改变另一个开关设定的状态。单刀双掷开关把电流从一根黄色导线切换到另一根，因此每个开关都既能开灯，又能关灯。
- 黄色导线是交叉连接的，所以一个开关的触点“1”接到另一个开关的触点“2”。两个刀片都在“1”上时，电流从第一个刀片沿一根黄色导线流到第二个开关的触点“2”，而那里没有刀片，电路是断开的；两个刀片都在“2”上时，沿另一根导线也是同样的情况。
- 这时导线连接的是编号相同的触点，“1”接“1”，“2”接“2”。表格正好反过来：编号相同时灯泡亮，编号不同时灯泡灭，而刀片每拨动一次，仍然会使灯泡点亮或熄灭。